JPS647830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は遠心分離機のロータに関し、特に繊維
巻き付けロータアーム部材を整然と並べて積み重
ねることで製作される遠心分離機のロータに関す
る。

従来の技術 回転可能な構造体の製作における最近の動向
は、アルミニウムやチタンなどのような均質性の
伝統的な材料を使用することから離れて、繊維で
補強した複合材の構造体を使用する方向に進んで
きている。このような構造体は、伝統的に製作さ
れてきた均質性の構造体よりも、増加した強度対
重量の比率とさらにそれに伴う種々の利点とを提
供するので、有利である。

このような複合材の構造体の使用は、はずみ車
などのようなエネルギーを貯蔵する装置の分野に
おいて見られる。このような繊維で補強した複合
材の回転可能な構造体についての、種々の別の実
施例の典型的なものが、Friedericy氏等の米国特
許第4458400号（繊維で補強した棒材を積み重ね
て形成した複合材料のはずみ車ハブ）、
Rabenhorst氏の米国特許第3672241号（マトリツ
クス中で結合された異方性フイラメントの積層帯
板で形成された回転部材）、Rebenhorst氏の米国
特許第3698262号（非常に多くの異方性フイラメ
ントを備えた中央ハブを有する回転部材）、
Rabenhorst氏の米国特許第3737694号（それぞれ
の薄板が湾曲した異方性繊維を整然と並べて備え
ている薄板の積み重ね円板のハブ）、Rabenhorst
氏の米国特許第3884093号（中央においてハブに
結合された扇形部材であつて各部材の厚さが端部
におけるよりも中央部において厚い部材から製作
されたはずみ車）、およびNelson氏の米国特許第
4028962号（中央部が端部よりも薄い円板の形状
をした異方性材料から製作されたはずみ車）に開
示されている。

繊維で補強した材料の使用はまた、その他の回
転構造体例えばロータの羽根及び工作工具におい
ても見い出されてきている。このような使用の典
型的なものは、Jonda氏の米国特許第4038885号
およびWackerle氏等の米国特許第4255087号に開
示されている。Polch氏の米国特許第3262231号
は、といし車のような回転可能な物品の内部の補
強材として、ガラスのような高い引張り強さを持
つストランドの利用を開示している。

遠心分離機の分野においては、強度対重量の比
率を増加させようと試みることについての技術が
開示されている。例えば、Grebmeier氏の米国特
許第2447330号は、ロータの重量を減少させるた
めのスロツトを備えた金属材料製の超遠心分離機
ロータを開示している。Feltman氏等の米国特許
第3248046号は、マンドレル上にガラス材料の層
を巻き付けて形成される固定角度式遠心分離機ロ
ータを開示している。Carey氏の米国特許第
4468269号は、椀形状の胴体部分を取り囲むよう
にして複数個のリングを備えたロータを開示して
いる。

発明が解決しようとする問題点 繊維で補強した材料を使用するようにすれば、
その繊維に最大遠心応力が賦課されるようになる
方向と平行な方向にその繊維の最大強度の向きを
配置させるように、その繊維を配列することがで
きるという利点がある。すなわち、回転の中心軸
から外側に向けて放射状に延びる繊維に３次元の
空間的関係を付与することができるという利点が
ある。最も有利である利点は、各繊維をそれぞれ
その回転構造体の回転軸にできるだけ近接しなが
らそのそばを通させるように、繊維の向きを配置
しうることである。

問題点を解決するための手段とその作用 本発明は、サンプル保持体の中に保持されたサ
ンプルを非常な高速度で回転させることができる
ようにした、繊維で補強した複合材のロータに関
する。この構造体は、それの最も目立つ特徴とし
て、細長い主軸を有する全体的に細長いアーム部
材を備えている。このアーム部材は、両端の転回
曲り部分によつて連結された全体的に平行な両側
部分に、繊維材料を複数回巻き回して配列するこ
とで形成される。このような構造体では、各アー
ム部材を形成している繊維をロータの回転軸に出
来る限り接近して通すことができ、更に該繊維は
サンプル保持体のために最大応力の方向に沿つて
の継続的な支持を提供する。前記の両側部分の
各々における各繊維の軸線は、互いに実質的に平
行であり、細長いアームの主軸に平行であつて且
つ回転するロータ軸線に対し実質的に垂直であ
る。アーム部材の側部分の高さ寸法は、該部材の
長さに沿つての実質的に中央である点における厚
さを、該部材の転回曲り端部分における厚さより
も小さくする（すなわちそのアームをより薄くす
る）ことが好ましい。アーム部材の片側部分を切
断した横断面積は、該部材の一方の転回曲り端部
分を切断した該部材の横断面積に実質的に等し
い。サンプル保持体は、各アーム部材のそれぞれ
の転回曲り端部の内部において各アーム部材と連
結することができる。サンプル保持体は、所定の
長さを備えた管状部分体であつて、そのあるもの
は密封された一端を備えている。駆動装置との連
結は、アームの両端部分の中間のアーム中央部に
おいてなされる。横方向にそして／または傾斜し
て、包むように巻き付けそして／またはしつかり
締め付ける、補強用の繊維をさらに補足すること
ができる。

他の特徴において、そのロータは垂直方向に積
み重ねた１つ、２つまたはそれ以上の段々を有す
る形であつて、各段が複数個のアーム部材を積み
重ねて形成されている、段々を有する形を採用し
ている。例えば、Ｍ個のサンプル置場を持つロー
タであつて、Ｎ個のアームが一個の単一の段を形
成するように配列されている場合には、ＮはＭの
２分の１に等しい。その単一の段の中のアームの
各々の主軸は、その単一の段の中でそのアームに
隣接するアームの主軸から180゜をＮで割つた角度
に等しい角度だけ位置をずらされている。アーム
を積み重ねて単一の段を形成する場合、各ロータ
アームの中心付近の該アームの高さ寸法Hcは該
アームの端部における高さ寸法H_Eの約１／Ｎ倍であ ることが好ましい。このようにすることで、その
単一の段を定めているＮ個のアームが実質的に一
様な高さを持つ輪郭を示すようにすることができ
て、それによつて積み重ねを容易ならしめること
ができる。勿論各アームの前記高さ寸法H_cは、
上述した好ましい高さ寸法の比率よりも大きくし
たりまたは小さくしたりすることができる。

次にロータが少なくとも２つの段から形成され
る場合には、その段を積み重ねる際、各段の中の
細長いアーム部材のうちの選ばれた部材は互いに
関して垂直方向でその位置が正しく合わされるの
で、各端部に連結されているサンプル保持体部分
が、内部に供試物を受け入れるようになるサンプ
ル受け入れ用の容積を提供することを可能ならし
める。これに代わる別のやり方では、そのサンプ
ル受け入れ用の容積を、各段の中のアーム部材の
垂直方向に位置合わせされた端部を通してしつか
りと担持される１つの途切れなく繋がつた保持体
によつて、定めることもできる。周辺にＭ個の面
を有する駆動装置部品が、積み重ね段を貫通して
その中央を軸方向に通り抜けている。各段の中の
それぞれのアーム部材は、前記駆動装置部品の面
のうちのそれぞれ異なる一対の対向面毎にそれに
沿つて連結されている。

本発明によるロータは、固定の角度を持つた外
側輪郭にもまたは垂直管形状の外側輪郭にもする
ことができる。

実施例 本発明は、本出願の一部をなす添付図面と関聯
してなされる、以下の本発明に関する詳細な説明
から、より一層完全に理解することができる。

以下の詳細な説明の全部を通じて、類似の参照
符号は図面中のすべてに図示された類似の部材を
示している。

第１図を参照すると、本発明による単一の繊維
巻き付けロータアーム部材すなわちアーム１０の
みを別にして示した斜視図が示されている。アー
ム１０は全体的に細長い部材で主軸１１を持つて
いる。アーム１０のそれぞれの端部１２Ａ，１２
Ｂはそれぞれにサンプル保持体１４Ａ，１４Ｂを
受け入れるようになつている。サンプル保持体１
４の詳細とサンプル保持体がサンプル受け入れ用
の容積を定める態様とは本文中において説明され
る。駆動装置連結部１６がアームの両端部１２
Ａ，１２Ｂの間の中央部のところでアーム１０に
取り付けられる。けれども、その駆動装置連結部
１６は中心線CLのまわりでの左右の対称が維持
される限り、アーム１０のどのような便宜の位置
にも取り付けることができるものであることを十
分認識すべきである。第１図では、駆動装置連結
部１６は対向する平らな二面１６Ｆであつてその
面にアーム１０を係合させるようにした面を有す
る部材として示されている。駆動装置連結部１６
は、本文中に説明されているように、どのような
適当な形状にもすることができ、アーム１０がそ
の主軸１１に実質的に垂直に延びる回軸の軸線
CLのまわりで回転するようにして、適当な駆動
スピンドルにアーム１０を取り付けることができ
るようにされる。

アーム１０は異方性の繊維材料を複数回層をな
して巻き回して形成される。アーム１０は、両端
の転回曲り端部分２０Ａ，２０Ｂによつて連結さ
れる全体的に平行な両側部分１８Ｒ，１８Ｌを提
供するように、繊維を巻き付けられる。サンプル
保持体１４Ａ，１４Ｂの各々は、それぞれに該保
持体が結合される両端の転回曲り端部分２０Ａ，
２０Ｂの中に配置される。両側部分１８は所定の
寸法を有する間隙２２だけ離間されている。この
間隙２２は、第１図および第２図に示されている
ように、サンプル保持体１４の直径寸法に実質的
に等しい状態のままにされる。しかしながら、第
３図に示されているように、より狭い間隙２２′
を定めるために、アーム１０の繊維を保持体１４
のまわりで部分的に曲げるようにすることが好ま
しい。

サンプル保持体１４の各々は、実質的に円筒形
の管状部材であつて、該保持体の軸線が回転の軸
線CLに対して平行にされるかまたは内側に向け
て僅かに傾斜されるかのいずれかになるようにし
て取り付けられ、その結果それぞれに垂直管形状
のロータ（例えば第１１図および第１２図に示さ
れたロータ）を定めるようになるかまたは、第１
図、第２図、第３図および第４図に示されるよう
な所定の角度を持つようにされたロータを定める
ようになる。サンプル保持体１４の各々は、開放
端を持つ部材または密閉端を持つ部材のいずれか
として形成することができる。密閉端を持つ管状
部材１４′は、第８図ないし第１０図に示されて
いる。サンプル保持体はアームの製作中かまたは
製作後に供給される。サンプル保持体１４はテス
トを受けるサンプルを直接受け入れることができ
るし、またはテストを受けるサンプルを保持する
（テスト管としての）分離容器を受け入れるよう
な寸法にすることもできる。本文中（第８図、第
図及び第１０図）において明らかにされているよ
うに、ロータはアームの少なくとも２つの積み重
ね段から形成される。段の各々は、その段自体が
単一のアーム１０の積み重ね体から形成されてい
る。この場合、各段の中の選ばれたアームは垂直
方向に正しく位置合わせされた状態になつてい
る。サンプル受け入れ用の容積は、区分されてい
るサンプル保持体を正しく位置合わせすることに
よつて定めることができるし、またはアームの正
しく位置合わせされた端部の中に一体のサンプル
保持体１４を挿入することによつても定めること
ができる。

第１図および第３図を参照することによつてわ
かるように、アーム１０はその側部分１８が薄い
長方形の片状部材であつて実質的に蹄鉄形の張り
出した転回曲り端部分２０に合体される部材であ
るようにして、繊維を巻き付けられる。第４図に
おいて点線で示されているように、側部分１８の
中の個々の繊維は、その繊維の軸線が相互に平行
であり且つアーム１０の主軸１１にも平行である
が、転回曲り端部分２０においてはその繊維が互
いに離れるようにして、整列されている。

これら繊維は、第５Ａ図および第５Ｂ図におい
てよくわかるように、適切な樹脂ベースの支持体
マトリツクス２４に取り囲まれ且つ支持されてい
る。アーム１０は、それの側部分１８の（両張り
出し端部の間の中央の領域において測定される）
高さ寸法H_c（第４図参照）が転回曲り端部２０の
高さ寸法H_Eよりも小さい輪郭を示している。し
かしながら、アーム部材１０の輪郭は、図面に示
された輪郭に限定しなくてもよいことを理解すべ
きである。例えば、アームの側部分の長方形の片
状の中央領域を該側部分の長さに沿つてより短か
い距離となるように延ばし、それに伴つて両転回
曲り端部の傾斜の長さを増加してその傾斜が一層
ゆるやかになるようにすることができる。

第１図ないし第４図に示されたアーム１０は、
所定の角度を持つて作用する遠心分離機の製造の
ために形成されたものである。しかしながら、垂
直管に作用する遠心分離において使用するために
は、第１１図および第１２図に示されているよう
なアーム１０′を使用することができる。このア
ーム１０′は、すべての材料の点では第１図ない
し第４図について説明された材料と同じである
が、サンプル保持体１４を、該保持体１４の軸線
１５が回転の軸線CLに平行となるようにして、
該保持体が結合される両転回曲り端部２０に支持
させるようにすることが期待されている。所定の
角度を持たせるようにする、第１図ないし第４図
に示された場合には、サンプル保持体１４の軸線
１５が回転の軸線CLに対して所定の固定角度を
持つように傾斜されている。アーム１０′が第２
図または第３図に示されているような間隙２２，
２２′のいずれかを示しうるものであることに注
目しなければならない。

駆動装置連結部１６の領域における横方向に作
用する遠心力は、ある場合にはアームの平行な側
部分１８を分離しようとする性向を持つているの
で、側部分１８Ｒおよび１８Ｌを横断して横方向
に整然と並べて巻き付けられた繊維２８Ａおよび
２８Ｂで形成されている巻きかけ外被を供給する
ことが望ましい。それに加えてかまたはそれの代
わりに、両側部分１８と両転回曲り端部２０との
間の移行領域に配設された補強用繊維２６Ａおよ
び２６Ｂを供給することができる。これらの繊維
の巻きかけ２６そして／または２８は、本文中で
説明はされているがそれらの明確な図解は第１図
ないし第３図にのみ示されていて、アーム１０ま
たは１０′のいかなる実施例についても使用する
ことができる。

アーム１０または１０′は、第１３図ないし第
２０図と関聯して説明されているような、何等か
の便宜な態様により製作することができる。例え
ば、好ましくは連結可能な両部分３０Ａ，３０Ｂ
にして形成された型３０（第１５図、第１６図お
よび第１７図参照）が、単一のアーム１０または
１０′の三次元の形に形成された周縁溝３２を備
えている。型の両部分３０Ａ，３０Ｂは、両端の
柱３１によつて着脱可能に連結される。連結され
た型の両部分３０Ａ，３０Ｂの周縁まわりに画成
された溝３２の深さは、アーム１０または１０′
の両側部分１８および両転回曲り端部２０の幅に
相当する。第１３図および第１４図からわかるよ
うに、型３０は作業テーブル４２上に設置された
取付け具４０に軸受で支承された軸３８のまわり
で回転運動をするように取り付けられている。型
３０の回転のための原動力となるエネルギーは、
取付け具４０に適宜に取り付けられたモータ４４
から出てくる。モータ４４は型３０を矢印４６の
方向に回転させる。

高い引張り強さの異方性繊維のストランドが、
型３０のまわりの溝３２の中に巻きかけられて、
実質的に一様な繊維の複数の層が積み重ねられる
ようになる。この繊維の層は、方法では魚釣りの
リールの巻き付けと同じような態様で、アームの
両側部分での個々の繊維の軸を実質的に互いに平
行であるようにし且つアームの両転回曲り端部で
の繊維は上述したように互いを広げるようにし
て、溝の基底部からその繊維を互いに重ねるよう
に配置されている。この繊維としての使用に適し
ているのは、例えばイー・アイ・デユポン社によ
つて製造されかつ登録商標KEVLARとして市販
されている1140デニールのアラミド繊維である。

型に巻きかけられた繊維は、何等かの適切なマ
トリツクス２４（第５Ａ図および第５Ｂ図参照）
で被覆される。このマトリツクスは、例えばエポ
キシや熱可塑性または他の硬化性樹脂であつて、
繊維の外側に粘着性を付与してその繊維を隣接層
内の隣接する繊維の巻き回しに接着せしめるよう
にする。

繊維は、例えばコンペンセーテイング・テンシ
ヨン・コントロールズ社からモデル800C012の名
称で市販されている、巻き戻し装置５０に設けら
れている繊維供給巻枠４８から取り出される。そ
の後繊維は引張り用腕配列装置５２を越えて通
り、垂直の案内ロール５４を経て水平の溝付き案
内ローラ５６に達する。ローラ５６は横送り装置
６２の軸６０上を矢印５８の方向に横移動運動を
するように取り付けられている。繊維はローラ５
６のまわりを部分的に通過する。ローラ５６には
繊維の付着を防止するために、こびり付かない面
が設けられている。案内ローラ５６は、繊維を型
３０の溝３２内へ分配することが必要とされるの
で、水平方向（すなわち軸３８の軸線に平行な方
向）に横移動される。

第１８図および第１９図からわかるように、溝
３２の基底部は粘着性の材料例えば両面共粘着性
のあるテープ６４の層のような材料で被覆され
る。繊維の先端部６６はテープ６４の外側面に対
して押し付けられて、型３０が矢印４６の方向に
回転される。繊維はテープ６４に接着されて基底
部の繊維層が形成される。もしアームが狭くされ
た間隙２２′（第３図参照）を備えるべき場合に
は、繊維の最初の巻き回しが用具６８（第１９図
参照）を使用してテープ６４上を案内され、用具
６８は型３０の内側向きの方向７０に向けて押し
進められて、繊維の最初の層を溝３２内に入り込
ませ且つ底部でテープ６４に当接するようになる
場所にまで押し込ませる。いくつかの最初の繊維
の巻き回しによつて所定数の繊維層が形成された
後では、用具６８は最早必要とされない。

押圧ローラ７４が固定具７６に取り付けられて
いて、矢印８０の方向（第１３図における矢印５
８の方向に平行な方向）に横移動するようになつ
ている。ローラ７４は、ばね８２によつて偏倚さ
せられていて、繊維をそれに先行する層に押し付
ける。ローラ７４の横移動は、型の回転と同期化
されていて、型のすべての場所で繊維に対してそ
の表面を平坦にするような配分を与える（第２０
図参照）。型の両部分は適当な位置でボルトで締
め付けられ（第１６図では柱３１を貫通して延び
るボルトで締め付けられる）、繊維に圧力を加え
るようにする。

繊維の巻き付け後、その繊維巻き付け構造体
は、何等かの揮発性成分を放出させそして／また
はマトリツクスを硬化させるのに十分な温度で且
つ十分な時間をかけてオートクレーブの中で全体
的に硬化させられて、結果として得られる巻き付
け構造体は剛性のある自耐性の部材となる。その
後で型は分解され、形成された複合材の構造体が
除去される。次いでサンプル保持体１４が、何等
かの適切な取り付け手段例えばエポキシのにかわ
等によつて、アームの両転回曲り端部２０にしつ
かりと留められる。その後で繊維の巻きかけ２
６，２８がアームのまわりに巻き付けられる。ア
ーム１０または１０′はリボン状、モール状（三
つ編み）または撚り糸状の構成要素を使用した
り、または他の編み糸の構成形態を使用して、繊
維を巻き付けることができるものであることに注
目しなければならない。これらの種々の代案は本
発明の意図の範囲内にあるものである。

第５Ａ図および第５Ｂ図からわかるように、繊
維の各層の中の個々の繊維は、アームの両端部２
０と両側部分１８との中の招待された位置に配列
されている。アームの側部分１８と転回曲り端部
２０との形状が異なつているために、個々の繊維
は、それらの繊維がロータアーム１０または１
０′の両側部分１８の中央部分の領域から両転回
曲り端部２０へと移動して行くのにつれて、それ
ら繊維の相互に関する相対的位置を変えて行く。
アームの側部分と端部の繊維巻き回し領域におけ
る繊維の全体的な関係は、第５Ａ図および第５Ｂ
図に示されている。これらの図面からわかるよう
に、側部分１８Ｒ（第５Ｂ図参照）では、繊維の
個々の層９０Ａないし９０Ｄの各々が回転の中心
軸線CLから半径方向（矢印９２の方向）に測つ
た所定の寸法を定めるように配列されていて、該
寸法は転回曲り端部（第５Ａ図参照）における繊
維の層について同じ方向に測つた該寸法に対応す
る寸法よりも大きい。これとは逆に、転回曲り端
部２０ではこれらの図面に示されているように、
繊維の層９０Ａないし９０Ｄが中心軸線CLに平
行な方向（矢印９４の方向）に１つの寸法を示し
ていて、該寸法は第５Ｂ図で測定されるような側
部分の領域における該寸法に対応する寸法よりも
転回曲り端部における方がより大きい。しかしな
がら、側部分１８（第５Ｂ図）を切断した横断面
積は転回曲り端部２０（第５Ａ図）を切断したア
ームの横断面積に等しいことが注目される。基本
的には、端部２０の領域（第５Ａ図）から側部分
１８の領域（第５Ｂ図）へと移行する間に繊維の
新しい方向づけがなされる。転回曲り端部（第５
Ａ図）の最内層９０Ａの中の繊維は、側部分１８
Ｒ（第５Ｂ図）中に示されている区画層９０Ａを
形成するように新しい方向を与えられる。区画層
９０Ｂ，９０Ｃおよび９０Ｄについても、同様な
新しい方向づけがなされる。どのような所定数の
繊維の層をも使用することができるものであり、
ここで第５Ａ図および第５Ｂ図に示されている４
つの層は単に本発明の概念を図解して説明するた
めの適宜上選ばれたにすぎないものであることを
理解すべきである。

いくつかの望ましい繊維巻き付けの変更を達成
することができる。例えば、上述したような構造
体は、相対的により高い比弾性係数を有する異な
つたストランドを半径方向の外側の層に配列する
ようにして、１つよりも多い繊維のストランドを
用いて巻き付けることができる。簡略化した実施
例では、第５Ａ図および第５Ｂ図を参照して、そ
の肉側の層９０Ａ（すなわちこの場合には最内側
層）を第１の比弾性係数を持つ繊維を用いて巻き
付けることができる。その後、中間の層例えば層
９０Ｂおよび９０Ｃを相対的により大きい比弾性
係数を持つ繊維（すなわちより剛性のある繊維）
を用いて、上述の内側の層の上に巻き付けること
ができる。その外側の層９０Ｄ（すなわち最外側
層）をさらにより大きい比弾性係数を持つ繊維
（すなわち一層剛性のある繊維）を用いて巻き付
けることができる。このような構造上の配列は、
それが個々のストランドおよびストランドの層の
能力を一層均等に配分させて遠心応力によく耐え
させるので、好ましいものであると確信する。上
述の実施例では、最内側層をＫ―29KEVLAR
（登録商標）アラミド繊維で、また中間の層をＫ
―49KEVLAR（登録商標）アラミド繊維で形成
することができるが、外側層は例えばハーキユレ
ス社製のAS4炭素フイラメント繊維で形成するこ
とができる。

第３図に示されているアームについての別の実
施例では、アーム１０が側部分１８の間の間隙２
２′を近接させて狭くするような態様で繊維を巻
き付けられている。この型の繊維巻き付けでは、
基準線すなわち中立軸線９６の内側にある層の中
の繊維の全長を、該中立軸線９６に関して外側で
内側層に対応する間隔を置く外側層の中の繊維の
長さに出来る限り等しくなるように近接させるこ
とが、必ず達成されるようにする。このような繊
維巻き付け形態は、繊維に対して一層均等な耐負
荷能力を付与する傾向を有している。

他の可能な繊維配列には、多数の繊維の異なる
位置への変更を含むことができる。例えば、追加
の繊維を第２の負荷を支えるために加えうるよう
にした、（繊維巻きかけ２８のような）追加して
上側に巻き付ける方式を含むことができる。

他の実施例では、複数の追加の締め付け繊維９
７（第１１図および第１２図参照）が両側部分１
８の中の繊維の軸線と実質的に平行な向きにされ
てアームの高応力領域に配置され、応力を減少す
る。繊維９７は全体的にアームの側部分１８の
各々の半径方向に外側面に沿つて実質的に中央部
に配置される。追加の繊維９７はリボン状、モー
ル状または撚り糸状の構成要素を持つ形のものに
することができる。

対称的な負荷がかかる場合には、個々の単一の
アーム部材１０または１０′のそれ自体がサンプ
ル保持装置としての働きをすることができるけれ
ども、第６図ないし第８図に示された本発明の一
層好ましい実施例によれば、個々の単一のアーム
部材１０または１０′の複数個が互いに上に積み
重ねられて段１００を形成していて、その段はサ
ンプル保持能力として２以上で偶数倍の数の保持
能力を持つている。複数段１００を持つ典型的な
実施例が第７Ａ図に示されている。Ｍ個のサンプ
ル置場を有する遠心分離機ロータ（但しＭは２よ
り大きい偶数であるとする）は、中央の回転軸線
CLのまわりに、互いがある角度をなして離され
て配列されたＮ個のアーム１０または１０′の１
つの段から形成することができる（但しＮはＭの
２分の１に等しい）。それ故、例えば４個のサン
プル置場を有する遠心分離機の段（ここではＭが
４に等しい）は２個の半径方向アーム１０または
１０′から構成することができる。段の中でのア
ーム１０の隣接する２軸線間の離間されている角
度は、180゜をＮで割つた角度に等しい角度Ａすな
わちこの場合には90゜の角度によつて定められる。
さらに別の実施例として、６個のサンプル置場の
ロータ（Ｍは６に等しい）は３個のアーム（Ｎは
３に等しい）を用いて画定され、該アームの軸線
は互いに角度Ａを60゜とする角度だけ位置をずら
されている。さらに８個のサンプル置場のロータ
は、第６図ないし第１０図に示されているよう
に、４個の積み重ねられたアームを有していて角
度Ａが45゜である１つの段を用いて画定される。

ロータを形成するために複数のアームからなる
単一の段または複数のアームからなる段を多数積
み重ねた複数の段が用いられる場合には、各単一
のアーム１０または１０′の高さ寸法H_cとH_Eと
は、アーム１０または１０′の転回曲り端部２０
の高さ寸法H_Eを実質的に高さ寸法H_cのＮ倍に等
しくするように関係づけられる。この関係は好ま
しいものではあるけれども、高さHcとH_Eとの間
の関係は数Ｎの何等かの所定の倍数もしくは分数
によつて関係づけられる。好ましい構造上の関係
によつて、完全なロータの段１００を形成するた
めに必要なそのＮ個の数のアームを、そのアーム
が上に重ねられる中央部領域に受け入れて積み重
ねることができるようにし、その中央部領域では
段１００の中の各アームの中間点が近接してい
て、隣接するアームは上述した角度関係に位置を
定めうるようになる。実際上は、段の中の各アー
ムの中間部分の頂面と底面とに接着剤の層によつ
て形成されたスペーサを供給することが必要であ
ることに注目しなければならない。それ故このよ
うなスペーサは、そのスペーサを収納するため
に、高さHcを高さH_Eの１／Ｎよりも僅かに小さく することを必要ならしめる。

１つの段の中でＮ個のアームが横断している中
央部領域では、その複数のアームによる垂直方向
の表示はＭ個の側面を持つ空間を形成している。
この空間の中へ、少なくともＭ個の前記側面に対
応する面を備えた駆動装置連結部１６′を挿入す
ることができる。段の中の各アームの両側部分の
半径方向内側面が、直接にかまたは中間の部材を
介してかして、駆動装置連結部１６′の種々の対
向して対をなしている面の１つに連結される。

本発明のさらに別の態様では、ロータをアーム
１０または１０′からなる段１００が複数個積み
重ねられた複数段から形成することができる。こ
の構造体は第６図ないし第８図を参照することに
よつてよく理解することができる。第６図ないし
第８図はそれぞれに、積み重ねられた複数のアー
ム１０または１０′からなる段１００Ａないし１
００Ｅの５個の積み重ね段から製造された８個の
サンプル置場を備えた遠心分離機ロータの平面
図、側面図および断面図を示す。各段１００Ａな
いし１００Ｅはそれぞれに４個のアーム１０また
は１０′を備えている。これらの図面からわかる
ように、このようなロータは、各段１００の中の
各アーム１０または１０′が、次に垂直方向で隣
接している段の中のそれに対応する角度を形成し
て指向されたアームに対して、垂直方向で正しく
位置を合わせるように配列されている。各段１０
０の中の同一角度を形成して指向されたアームの
両端部に供給されるサンプル保持体１４は正しく
位置を合わされて、細長くて囲い込んだサンプル
受け入れ空所を画定する。段１００Ａないし１０
０Ｄ内に配置されるサンプル保持体１４は開放端
を持つ管状部材であるが、段１００Ｅ内に配置さ
れる管状部材１４′は密閉端を持つ管状部材であ
る。別の案として、一体になつた細長いサンプル
保持体を、アームの位置合わせされた端部に挿入
して、サンプル置場に固定することができる。

垂直方向に積み重ねた配列のために段１００を
形成している複数個のアームの両端部は垂直方向
に階段状になつている。この階段状の効果は第７
Ａ図に最もよく示されているが、第７Ａ図によつ
て代表的な段１００の中の各アーム１０または１
０′の下部面が距離１１６だけ垂直方向に位置を
ずらされていることが理解される。第７Ａ図に
は、この効果を一層明確に図解するために、段１
００を形成している複数のアーム１０―１，１０
―２，１０―３および１０―４が図解されてい
る。

サンプル容器は垂直方向すなわち回転の中心軸
線CLに平行に該容器の軸線の位置を定めること
ができるし、また、前記軸線CLに所定の角度だ
け傾斜させて位置を定めることもできる。第６図
ないし第８図に示されているように、積み重ねら
れた所定の角度を持つロータの場合には、各段を
形成している複数のアームが、上部段１００Ａか
ら下部段１００Ｅに向けて進むにつれて、長さが
長くされる。従つて、各単一段に使用される複数
個のアームの製作に用いられる型は、それに応じ
て変更されなければならない。代わりの案とし
て、複数のアームを同一の長さにすることができ
るが、保持体または細長い保持体の区画部分は転
回曲り端部の指定された面に沿つて垂直にして、
角度を持つた内側の空所を設けることができる。

第９図ないし第１０図からわかるように、ロー
タはあらかじめ定められた任意の数の段からでも
形成することができる。これらの図の各々は、２
つの段１００Ａと１００Ｂとを備えたロータを開
示している。しかしながら、各段１００Ａおよび
１００Ｂを形成する複数のアーム１０または１
０′は、それらの端部がサンプル容器を協同して
支持する限りでは、あらかじめ定められた任意の
方法ででも積み重ねることができる。第９図は左
右対称の積み重ねを開示し、その積み重ねでは各
段１００Ａまたは１００Ｂの中の対応するアーム
１０または１０′が同一の相対的位置を占めてい
る。第１０図に示されている積み重ねでは、各段
１００Ａおよび１００Ｂの中の対応するアーム１
０または１０′が各段を形成する積み重ねの中で
異なる相対的位置を占めている。

たとえどんな積み重ね配列が利用されようと
も、そしてたとえどんな数の段が望まれようと
も、その結果としての複数のアームの積み重ねら
れた結合体は、何等かの便宜な態様で、駆動装置
連結部１６′に一緒に固定される。例えば、ねじ
締め付け具１２０（第７図参照）を使用すること
ができる。代わりの案として、複数のアームは互
いに、粘着性の接着剤により、溶解した熱可塑性
の基材により、または締め付け具からの圧力によ
つて供給される摩擦により結合することができ
る。

発明の効果 以上に述べたように、本発明は単一の繊維巻き
付け半径方向アーム部材と、積み重ねられた複数
のアームを有する１つの段から製造された遠心分
離機ロータと、積み重ねられた複数のアームを有
する複数の段から製造された遠心分離機ロータで
あつて、各アームにおいて異方性繊維が該アーム
によつて支えられる負荷を該繊維の最高限度に達
するまで負担させるような方向に向けて配置され
ている遠心分離機ロータを提供する。上述のロー
タは本来、その回転速度が毎分当り50000回転を
超える超遠心分離機の機器に使用されるものであ
るが、その用途はこれ丈けに限られるものでない
ことを理解すべきである。

本発明の開示によつて利益を得る当業者は、本
発明に対して多くの変更を加えることができる
が、このような変更は特許請求の範囲に記載され
た本発明の範囲内にあると解釈することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による単一の細長い繊維を巻き
付けた半径方向ロータアーム部材を分離して示し
た斜視図、第２図は第１図に示された繊維巻き付
けロータアーム部材の平面図、第３図はこのよう
なロータアーム部材の別の構造を示す平面図、第
４図は第２図および第３図に示すロータアーム部
材の側面図、第５Ａ図および第５Ｂ図はそれぞれ
に第２図の５Ａ―５Ａ線および５Ｂ―５Ｂ線に沿
つて切断した断面図、第６図は本発明による積み
重ねられたロータアーム部材からなる複数段で製
作された８個のサンプル置場を持つ遠心分離機ロ
ータの平面図、第７図は第６図に示されたロータ
の側面図、第７Ａ図はアーム部材の端部の各段の
関係を一層明確に図解しているロータ拡大図、第
８図は第６図の８―８線に沿つて切断した断面
図、第９図および第１０図は本発明による繊維巻
き付けアーム部材の積み重ね段で形成されたロー
タの別の形状を示す図、第１１図および第１２図
はそれぞれに垂直管形状の外側輪郭のロータを製
作するのに適した本発明による繊維巻き付け半径
方向アーム部材を図解している平面図および側面
図（これらの図面はそれぞれに第２図または第３
図と第４図とに似ている図面である）、第１３図
および第１４図はそれぞれに本発明による１つの
ロータアーム部材の繊維巻き付け作業のための装
置の平面図および側面図、第１５図、第１６図お
よび第１７図はそれぞれに本発明によるロータア
ーム部材の繊維巻き付け作業に使用される型の平
面図、側面図および端面図、第１８図、第１９図
および第２０図は本発明による１つのロータアー
ム部材の繊維巻き付け作業に使用される種々の手
順を図解する図面である。 １０，１０′…アームすなわちロータアーム部
材、１１…アーム主軸、１２…アーム端部、１４
…サンプル保持体、１５…保持体の軸線、１６，
１６′…駆動装置連結部、１６Ｆ…面、１８…ア
ームの側部分、２０…アームの転回曲り端部分、
２２，２２′…間隙、２４…繊維支持マトリツク
ス、２６，２８′…繊維の巻きかけ、３０…型、
３１…柱、３２…型の周縁溝、３８…軸、４０…
取付け具、４２…作業テーブル、４４…モータ、
４６…型の回転方向、４８…繊維供給巻枠、５０
…巻き戻し装置、５２…引張用腕配列装置、５４
…案内ロール、５６…案内ローラ、６０…軸、６
２…横送り装置、６４…テープ、６８…用具、７
４…押圧ローラ、８２…ばね、９０…繊維の層、
９６…基準線、９７…締め付け繊維、１００…
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主軸を有し且つ転回曲り端部分によつて連結
   されている全般的に平行な両側部分に巻き付けら
   れたプラスチツクと繊維の複数回の巻き回しから
   構成された複合材から形成された一個またはそれ
   より多くの全般的に細長いアームを備えていて、
   前記アームの側部分の各々の中の繊維が前記主軸
   に全般的に平行であり且つ前記アームの長さに沿
   つて実質的に中央の場所での前記アームの側部分
   の高さ寸法が前記転回曲り端部分における前記ア
   ームの高さ寸法よりも小さいことを特徴とする、
   回転の軸線まわりに回転可能な遠心分離機ロー
   タ。 ２ 前記転回曲り端部分の各々の内部に配置され
   たサンプル保持体を備えていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のロータ。 ３ 前記側部分の片方を切断した横断面積が前記
   転回曲り端部分の片方を切断した横断面積に実質
   的に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のロータ。 ４ 前記側部分の片方を切断した横断面積が前記
   転回曲り端部分の片方を切断した横断面積に実質
   的に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載のロータ。 ５ 前記回転軸線から所定の半径方向距離にある
   繊維の比弾性係数が所定の半径方向距離だけ半径
   方向で内側にある繊維の前記係数よりも大きいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のロ
   ータ。 ６ 前記回転軸線から所定の半径方向距離にある
   繊維の比弾性係数が所定の半径方向距離だけ半径
   方向で内側にある繊維の前記係数よりも大きいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロ
   ータ。 ７ 前記側部分の片方を通つて延びる基準線から
   半径方向で内側に所定の距離のところに配置され
   ている繊維の長さが前記基準線から半径方向で外
   側に前記所定の距離と同一の所定の距離のところ
   に配置されている繊維の長さと実質的に等しいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロ
   ータ。 ８ 前記側部分の片方を通つて延びる基準線から
   半径方向で内側に所定の距離のところに配置され
   ている繊維の長さが前記基準線から半径方向で外
   側に前記所定の距離と同一の所定の距離のところ
   に配置されている繊維の長さと実質的に等しいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のロ
   ータ。 ９ さらに前記アームの両側部分を横方向に横断
   して延びる繊維の巻きかけを備えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載のロータ。 １０ さらに前記アームの両側部分を横方向に横
   断して延びる繊維の巻きかけを備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロー
   タ。 １１ さらに前記アームの側部分の各々に沿つて
   該側部分のほぼ中央部に半径方向で外側に配置さ
   れた複数の締め付け繊維を備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載のロータ。 １２ さらに前記アームの側部分の各々に沿つて
   該側部分のほぼ中央部に半径方向で外側に配置さ
   れた複数の締め付け繊維を備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のロータ。 １３ 前記繊維が前記アームに剛性を付与するた
   めに硬化性の基材物質で被覆されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載のロータ。 １４ 前記繊維が前記アームに剛性を付与するた
   めに硬化性の基材物質で被覆されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロータ。 １５ ロータがＮ個のアームを段々状に積み重ね
   た積み重ね体からなるＭ個のサンプル置場を有
   し、ＮがＭの２分の１に等しい特許請求の範囲第
   １項に記載のロータ。 １６ さらに前記転回曲り端部分の各々の範囲内
   に配置されたサンプル保持体を備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載のロー
   タ。 １７ 前記段々状に積み重ねた積み重ね体のＮ個
   のアームの各々の主軸が隣接するアームの主軸か
   ら180゜をＮで割つた角度に等しい角度だけ角度上
   で位置をずらされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１５項に記載のロータ。 １８ 前記段々状に積み重ねた積み重ね体のＮ個
   のアームの各々の主軸が隣接するアームの主軸か
   ら180゜をＮで割つた角度に等しい角度だけ角度上
   で位置をずらされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１６項に記載のロータ。 １９ 前記積み重ねた段の中でのアームの各々の
   実質的に中央部における該アームの高さ寸法が該
   アームの転回曲り端部における高さ寸法の１／Ｎ倍 に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１８
   項に記載のロータ。 ２０ 前記積み重ねた段の中でのアームの各々の
   実質的に中央部における該アームの高さ寸法が該
   アームの転回曲り端部における高さ寸法の１／Ｎ倍 に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１６
   項に記載のロータ。 ２１ 前記積み重ねた段の中でのアームの各々の
   実質的に中央部における該アームの高さ寸法が該
   アームの転回曲り端部における高さ寸法の１／Ｎ倍 に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１７
   項に記載のロータ。 ２２ 前記積み重ねた段の中でのアームの各々の
   実質的に中央部における該アームの高さ寸法が該
   アームの転回曲り端部における厚さ寸法の１／Ｎ倍 に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１５
   項に記載のロータ。 ２３ 第１の上部の積み重ね体と第２の下部の積
   み重ね体からなり、各々の積み重ね体がＮ個のア
   ームとＭ個のサンプル置場を備えており、ＮがＭ
   の２分の１に等しく、該上部の積み重ね体のアー
   ムの各々が該下部の積み重ね体のアームと垂直方
   向で位置を正しく合わせて配列されている特許請
   求の範囲第１項に記載のロータ。 ２４ さらに前記正しく位置合わせされた複数の
   アームの転回曲り端部分によつて受け入れられる
   サンプル保持体を備えている特許請求の範囲第２
   ３項に記載のロータ。 ２５ 前記各段のＮ個のアームの各々の主軸が隣
   接するアームの主軸から180゜をＮで割つた角度に
   等しい角度だけ角度上で位置をずらされているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２３項に記載の
   ロータ。 ２６ 前記各段のＮ個のアームの各々の主軸が隣
   接するアームの主軸から180゜をＮで割つた角度に
   等しい角度だけ角度上で位置をずらされているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載の
   ロータ。 ２７ 前記積み重ねた段の各々の中でのアームの
   各々の実質的に中央部における該アームの高さ寸
   法が該アームの転回曲り端部における高さ寸法の
   １／Ｎ倍に等しいことを特徴とする特許請求の範囲 第２６項に記載のロータ。 ２８ 前記積み重ねた段の各々の中でのアームの
   各々の実質的に中央部における該アームの高さ寸
   法が該アームの転回曲り端部における高さ寸法の
   １／Ｎ倍に等しいことを特徴とする特許請求の範囲 第２４項に記載のロータ。 ２９ 前記積み重ねた段の各々の中でのアームの
   各々の実質的に中央部における該アームの高さ寸
   法が該アームの転回曲り端部における高さ寸法の
   １／Ｎ倍に等しいことを特徴とする特許請求の範囲 第２５項に記載のロータ。 ３０ 前記積み重ねた段の各々の中でのアームの
   各々の実質的に中央部における該アームの高さ寸
   法が該アームの転回曲り端部における高さ寸法の
   １／Ｎ倍に等しいことを特徴とする特許請求の範囲 第２３項に記載のロータ。